Liejimas iš putplasčio (LFC), taip pat žinomas kaip liejimas iš garų formų, yra pažangus liejimo procesas, kuriuo pasiekiamas beveik{0}}nulio pašalinimas ir tikslus formavimas. Nuo tada, kai šeštojo dešimtmečio pabaigoje ją pristatė amerikietis daktaras HF Shroyeris, ši technologija buvo plačiai naudojama automobilių, mašinų, kosmoso ir kitose srityse dėl didelio tikslumo, mažos taršos ir lankstaus prisitaikymo. Šiame straipsnyje sistemingai paaiškinamos prarasto putplasčio liejimo techninės charakteristikos ir dabartinė raida, atsižvelgiant į jo principus, proceso eigą, pagrindines technologijas ir pramoninį pritaikymą.
Techniniai principai ir proceso eiga
Pagrindinis prarasto putplasčio liejimo principas yra naudoti besiplečiančias polimerines medžiagas (pvz., polistireną (EPS) arba kopolimerą (STMMA)), kad būtų sukurtas putplasčio raštas, identiškas liejimo struktūrai. Tada keli raštai sujungiami į formą naudojant rišiklį, padengiami ugniai atsparia danga ir išdžiovinami. Tada forma įterpiama į sausą smėlį ir sutankinama naudojant vibraciją, kad smėlio forma būtų tanki. Galiausiai, kai į formą pilamas karštas išlydytas metalas, putplasčio raštas greitai išgaruoja ir išeina iš formos ertmės. Tada išlydytas metalas perima pradinį raštą ir atvėsta bei sukietėja, galiausiai suformuodamas liejinį, kuris atitinka pradinę rašto geometriją.
Lyginant su tradiciniu liejimu smėliu, liejant prarastas putas, nebereikia formuoti šerdies ir atskirti paviršių, todėl išvengiama matmenų nukrypimų, atsirandančių dėl tokių procesų kaip išardymas ir šerdies tvirtinimas. Jis ypač tinka liejiniams su sudėtingomis ertmėmis, plonomis sienelėmis ir kelių atšakų konstrukcijomis gaminti. Procesas visų pirma apima penkis etapus: modelio sudarymą, formų surinkimą, dengimą, tankinimą ir išpylimą. Tiksli kontrolė kiekviename žingsnyje tiesiogiai veikia galutinio liejimo kokybę.
Pagrindinės technologijos ir kokybės kontrolė
1. Putplasčio rašto paruošimas
Putplasčio rašto tankis, stiprumas ir paviršiaus apdaila yra labai svarbūs liejimo tikslumui. Iš anksto -putoti rutuliukai paprastai ruošiami formuojant garais. Reguliuojant putojimo temperatūrą, laiką ir slėgį, galima pasiekti mažo-tankio modelius, kurių tankis yra 18–25 kg/m³. Be to, raštas turi turėti pakankamą gniuždymo stiprumą, kad atlaikytų liejimo ir liejimo metu veikiančias jėgas, išlaikant minimalų paviršiaus šiurkštumą, kad būtų kuo mažiau dangos defektų.
2. Dangos efektyvumo optimizavimas
Ugniai atspari danga izoliuoja išlydytą metalą nuo sauso smėlio, taip pat perduoda šilumą, kad paskatintų putų garavimą. Dangos oro pralaidumas, atsparumas ugniai ir vienodumas yra labai svarbūs. Įprastos dangos medžiagos yra silicio dioksidas, cirkonio milteliai ir boksitas. Reguliuojant srutų santykį ir džiovinimo procesą galima pasiekti pusiausvyrą tarp dangos anti-smėlio sukibimo ir dujų išmetimo efektyvumo.
3. Vibracijos sutankinimas ir smėlio formų valdymas
Sauso smėlio (dažniausiai kvarcinio arba chromito smėlio) kompaktiškumas tiesiogiai veikia liejimo matmenų tikslumą ir paviršiaus kokybę. Vibracijos parametrai (dažnis, amplitudė ir trukmė) turi būti optimizuoti atsižvelgiant į liejimo struktūrą, kad būtų išvengta pelėsių deformacijos ar dangos pažeidimo dėl pernelyg didelės vibracijos. Be to, kolbos sandarinimo ir neigiamo slėgio kontrolės sistema daro didelę įtaką sklandžiam išlydyto metalo užpildymui ir efektyviam išgaravusių produktų pašalinimui.
4. Liejimo sistemos projektavimas
Liejimo sistema, skirta liejant prarastas putas, turi subalansuoti išlydyto metalo užpildymo greitį su putų garavimu. Išpylimas iš apačios- arba pakopinis pilimas gali sumažinti turbulenciją, poringumą ir šlako įtraukimo defektus. Tuo pačiu metu vartų santykio ir skerspjūvio ploto dizainas turi būti optimizuotas taikant skaitmeninį modeliavimą (pvz., ProCAST arba MAGMASOFT), kad būtų užtikrintas pakankamas formos poslinkis išlydyto metalo.
Pramonės pritaikymas ir privalumai
Pamesto putplasčio liejimas turi didelių pranašumų šiose srityse:
•Automobilių pramonė: naudojama sudėtingų aliuminio lydinio cilindrų blokų, cilindrų galvučių ir važiuoklės dalių gamybai. Jo beveik -grynosios-formos savybės sumažina vėlesnį apdirbimą ir sumažina gamybos sąnaudas.
• Inžinerinės mašinos: tinka didelių plieno liejinių (pvz., pavarų dėžių ir{0}}dėvėjimui atsparių įdėklų) gamybai, su lanksčia vidinės ertmės konstrukcija, kuri pagerina komponentų funkcionalumą.
•Aerospace: tinka lengvo titano lydinio arba aukštos temperatūros lydinio dalių, atitinkančių aukštus tikslumo ir našumo reikalavimus, gamybai.
Pagrindiniai šio proceso pranašumai yra šie:
1. Didelis tikslumas ir mažas apdirbimo leidimas: liejimo matmenų leistini nuokrypiai gali siekti CT7-CT9 klases, o paviršiaus šiurkštumas Ra 12,5-6,3 μm;
2. Nekenksmingas aplinkai: pašalinus rišiklius ir šerdies smėlį, sumažėja dulkių ir išmetamųjų teršalų kiekis;
3.Didelė projektavimo laisvė: gali būti suformuotos sudėtingos topologijos, kurias sunku pasiekti naudojant tradicinius procesus.
Tačiau prarastas putplasčio liejimas vis dar susiduria su iššūkiais, pvz., akytumo defektais, atsirandančiais dėl nepilno putplasčio išgaravimo, stabilios dengimo proceso kontrolės ir didelių{0}} gamybos sąnaudų optimizavimo. Šie iššūkiai reikalauja nuolatinių proveržių medžiagų mokslo, procesų modeliavimo ir įrangos tobulinimo srityse.
Kaip pagrindinė šiuolaikinės liejimo technologijos šaka, liejimas iš putplasčio (LFC) leidžia efektyviai ir tiksliai gaminti sudėtingus liejinius pasitelkiant medžiagų naujoves ir integruojant procesus. Integravus pažangią gamybą ir skaitmenines technologijas, jos taikymo perspektyvos aukščiausios klasės įrangos gamyboje{1} bus dar platesnės. Būsimi tyrimai gali būti sutelkti į mažai-dujas išskiriančių, aplinkai nekenksmingų medžiagų kūrimą, daugialypės-fizikos sujungimo modeliavimo technologijos tobulinimą ir pažangių gamybos linijų kūrimą, siekiant skatinti LFC plėtrą siekiant aukštesnės kokybės ir tvarumo.
